设计说明书090520

Keywords:Weldingpositioner,Balance,Tendency motion,Rotary motion
目录
1绪论2
1.1国内外基本情况2
1.2大型平衡式焊接转台的特点2
2大型焊接转台设计方案2
2.1概述2
2.2设备的基本技术参数2
2.3大型焊接转台设计方案的确定2
2.4设计大型平衡式焊接转台的意义2
关键词：焊接转台，平衡，倾向运动，周向运动
Abstract
Turbine is a mechanical equipment with high rotary speed. There are manylarge-scale disc work pieces need to be welded.Because of thehigher weldjoint requirements,wemust change each weldjointtothe best position,so as to ensure welding quality. This needs to use the large-scale weldingpositioner.Welding positioner needs to complete a tendency motionand arotary motion.Weuse the balance-like idea, it causes the work piecesand other equipment mutuallybalancing. Compared with traditional structure,thedesignandmanufacturesofbalance welding positionerneedlesstimeandmanpower, and improve the welding productivityand thesafety of production process.
(3)因平衡式焊接转台应力减小很多可以做得轻巧，又因为工件重心后移与翻转轴越近回转半径越小，所以在转台中心高度不变，厂房高度、地基强度不变的情况下可做出比传统结构的焊接转台更大的零件。
3回转台倾向运动的设计
由已知条件可知该回转台的最大承重为40吨，工件的重心轴向偏心为300mm，花盘的倾角速度为5.5分钟转90o，倾角范围为水平至135°，而这里设计的是平衡回转台，利用工件和设备的平衡来进行总体设计。本设备预期使用5年。假设工件重为40吨，为了安全考虑，使该设备后面的重量永远大于工件这边，所以我们还加上两块平衡块8吨的重，距离我们估计为800mm。那么总的负载所需要的转距为：
(2)平衡式结构
如图2-2所示，花盘转速相对较慢，将立柱设计成墙壁式，很平稳。同时我们把花盘、横梁的重心后移，工件重心更靠近转轴中心，允许更大零件不碰地面，在同样的高度和地基强度下可以做出更大更重的工件。并且可以任意添加平衡块，使花盘、横梁与工件平衡。设计时已考虑平衡时后边总比工件边略重，当出现闪失时工件往上跑，不会砸下来。
3回转台倾向运动的设计2
3.1电动机型号的选择2
3.2传动比的分配2
3.3减速器的选型2
3.4蜗轮蜗杆的设计2
3.5齿轮的设计2
3.6齿轮轴的设计2
3.7大齿轮与圆板连接部分的螺栓组强度校核2
3.8花盘和横梁以及立柱的设计2
4回转台的周向运动设计27
4.1电动机型号的选择27
4.2传动比的分配2
4.3减速器的选型29
（1）工件重心尽量后移
偏心距L减小，减小了力矩。或同样力矩可以做更大的工件。
（2）平衡式结构
因花盘主轴横梁均移到支撑轴后侧，起到与工件平衡的作用。又因为没有连接扭力轴，可方便的装平衡块做更重的工件。
（3）一个扇形齿轮代替两个
扇形齿轮可放大放宽，取消两小齿轮扭力轴，制造方便，成本低。
（4）考虑到后边略重于工件
4.4齿轮的设计30
4.5主轴的设计30
4.6主轴和花盘的连接部分的螺栓组强度校核35
参考文献37
致谢38
1绪论
1.1国内外基本情况
1.1.1国内基本情况
在我国，焊接转台已悄然成为制造业不可缺少的装备，在焊接领域把它划为焊接辅机。近十年来，这一产品在我国工程机械行业,有了较大的发展，获得了广泛的应用，就形式系列和品种规格而言，已问世的，约有十余种系列，百余品种规格，正在形成一个小行业。在我国，乃至国际范围内，有关焊接转台的基本概念、形式、分类、主要技术参数等，存在不统一的问题。
(4)升降焊接转台：
升降形式的焊接转台主要用于解决高位置焊缝焊接问题，同时可以提供较低的安装位置，使工件装卡更为容易，配合单回转或双回转机构，可使装卡在工作台上的被焊构件得到更为理想的焊接位置。
与焊接机器人配套用的转台，开发了十余个品种。包括：工位变换转台（不参与焊接），如立式双工位、四工位、八工位转台，双座单回转式八工位和倾翻回转式双工位转台等；与机器人配套的焊接转台（机器人外部轴），如倾翻—回转伺服传动式、双座单回转伺服传动式、多轴单回转伺服传动式等。
T=40t×300 mm+8 t×800=184×106N·mm
(当重力g取10N/kg时，1t=1000kg×10N/kg=10000N)
由于ω=2πn=θ/t(3-1)
德国Severt公司主要生产8种类型的产品，其中7种是焊接转台。每种类型的焊接转台，按其功能讲，均包括基本型、调速型、CNC控制型和机器人配套型等4种产品。
德国的CLOOS公司是国际上生产焊接设备的大型公司之一。生产焊接机器人、焊机等产品。也生产作为焊接机器人外部轴的焊接转台。
美国Aroson公司生产的焊接设备有焊接转台、操作机、滚轮架等，可称世界之最。这个公司生产的焊接转台，主要类型有倾翻—回转式、倾翻—回转升降式、双座双回转式，双座单回转式和双座单回转升降式。其承载能力范围为11吨~1810吨。
综合比较，选用平衡式结构设计大型焊接转台更加有利。
2.4设计大型平衡式焊接转台的意义
比起传统结构的焊接转台，平衡式焊接转台设计制造更加省时、省力。
(1)因结构简单制造方便，三五个月即可见效。比进口转台争取到一年宝贵时间，为及时抓住机遇顺利增产数个亿创造了条件。
(2)因结构简单，造价不到进口转台的1/10，我们已造出4台5米到6.5米转台。起码为国家节省3000万元投资。每年还可节省大批折旧成本。使我们的产品更具竞争力。
1.1.2国外基本情况
在人们眼里，可能认为焊接转台是一个无足轻重的产品。然而在国际上，包括各种功能的产品在内，有百余系列。在技术上有普通型的;有无隙传动伺服控制型的：产品的额定负荷范围，达到0.1KN～18000KN。可以说，焊接转台是一个品种多，技术水平不低，小、中、大发展齐全的产品。
一般来说，生产焊接操作机、滚轮架、焊接系统及其他焊接设备的厂家，大都生产焊接转台；生产焊接机器人的厂家，大都生产机器人配套的焊接转台。但是，以焊接转台为主导产品的企业，非常少见。德国的Severt公司，美国Aroson公司，我国天津鼎盛工程机械有限公司等，算是比较典型的生产焊接转台的企业。德国的CLOOS、奥地利igm、日本松下机器人公司等，都是生产伺服控制与机器人配套的焊接转台。
(2)倾翻—回转式焊接转台：
单回转式焊接转台，用途最为广泛，可使工件上平行回转主轴的焊缝变位到船型焊位置，其他焊缝变位到平焊位置。包括三种类型：双座单回转式焊接转台、双座单回转尾架移动式焊接转台、单座单回转式焊接转台。
(3)回转—倾翻式焊接转台：
这一系列转台包含回转、倾翻两个自由度，可以完成工件0°～135°的倾翻动作和±360°自由回转，特别适用于环缝的手工及自动化焊接。
2.1概述
在我国，焊接转台是一个年青的产品。由于制造业之间发展水平的差异，很多企业的焊接工位，还没有装备焊接转台；同时，相关的研究也比较薄弱。迄今为止，没有专门著作去研究它的定义和分类。对它的称呼也就不可能规范化了。同一种设备，不同的企业和不同的人可能有不同的称呼。如：转胎、转台、翻转架、变位器等。为此，我们需要赋予它一个定义。我们称：焊接转台是用来拖动待焊工件，使其待焊焊缝运动至理想位置进行施焊作业的设备。也就是说，把工件装夹在一个设备上，进行施焊作业。焊件待焊焊缝的初始位置，可能处于空间的任一方位。通过回转变位运动后，使任一方位的待焊焊缝，变为船角焊、平焊或平角焊施焊作业。它改变了可能需要立焊、仰焊等难以保证焊件质量的施焊操作。从而，保证了焊接质量，提高了焊接生产率和生产过程的安全性。本次设计的焊接转台需要完成一个倾向运动和一个周向运动。
2.2设备的基本技术参数
花盘直径为6300mm
中心高3200mm
最大承重40吨
工件重心轴向偏心300mm
工件重心径向偏心30mm
倾角范围：水平至135度
花盘转速：4.9分到9.8分一转
倾角速度：5.5分转90度
平衡块据工件轻重加在正面或反面
2.3大型焊接转台设计方案的确定
2.3.1大型焊接转台结构比较
(1)传统结构
如图2-1所示，花盘转速较快，但立柱受力大，需要同步扭力轴，因而支撑的横梁不能太长，这样立柱间距也不能太大。为了避免花盘和平衡块碰立柱，立柱必须做成上大下小，受力情况差，地基受弯力，只能做比较小的工件，应用范围收到限制。传统结构没有平衡，万一有闪失花盘和工件会砸下来，操作危险。
图2-1传统机构
现在我国生产的焊接转台的厂家已经不少，大都不成规模。以变位机位主导产品发展起来的企业，尚未形成。到2000年，国内已开发的焊接转台产品约有70余种品种规格。以下简述这些焊接转台的基本型式：
(1)全双回转式焊接转台：
可使焊接构件在相互垂直的两个方向上全方位任意回转，实现焊缝全部船焊。适用于复杂和特殊形状构件的焊接。包括：单座双回转焊接转台、双座双回转焊接转台。
日本松下公司也是机器人制造公司。这个公司生产的机器人外部设备—焊接转台有12个系列。他们把传动装置、机座、夹具体等作成了标准模块，集合而成这些产品系列。按轴数和结构形式分类，1轴转台有3个系列，即：立式单回转、卧式单坐单回转、双座单回转式；2轴转台有5个系列，即：C、L、H、准L型双回转式及2*卧式单座单回转式；3轴转台有3个系列，即：立式多工位2*立式单回转、卧式多工位2*双座单回转式、2*卧式单座单回转式。5轴有1个系列：立式多工位2*L型双回转式。最大有效负荷200Kg、500Kg、1000Kg。